595

где – сумма номинальных токов одновременно рабо-

тающих двигателей,

Iпус – наибольшая разность между максимальным

пусковым и номинальным токами двигателя.

Плавкая вставка, выбранная по условиям пуска, защищает сеть, но не защищает двигатель от опасных длительных перегрузок.

Данные двигателей приводятся в каталогах справочной литературы и обозначаются на заводском щитке двигателя. В техническом обслуживании предохранитель неудобен, т.к. при срабатывании (перегорании), требуется замена плавкой вставки.

Автоматические выключатели (часто называют «автома-

ты») служат для ручного включения и выключения электрических цепей и автоматического отключения при коротких замыканиях и токовых перегрузках. Выпускается в зависимости от схемных решений одно, двух и трехполюсные.

Условное обозначение – QF. Графическое обозначение, например, трѐхполюсного «автомата»

При коротких замыканиях срабатывает электромагнитный расцепитель и «автомат» отключается. При токовых перегрузках срабатывает тепловой расцепитель и «автомат» тоже отключается. Таким образом, автоматический выключатель, в зависимости от выпускаемых моделей, может содержать электромагнитную или тепловую уставку, либо ту и другую.

Электромагнитная уставка срабатывает при токе корот-

кого замыкания за половину периода сетевой частоты, практически мгновенно, что является надежной защитой. На «автомате» токи отсечки обозначаются кратностью от его указанного номинального значения. Для нескольких электродвигате-

41

лей учитывается их сумма номинальных токов и потребителей в цепях управления. Для защиты от короткого замыкания электромагнитная уставка определяется с превышением запредельных перегрузок и максимального пускового тока одного из двигателей.

Тепловая уставка срабатывает при токовых перегрузках двигателя и обеспечивает его защиту при превышении номинальных токов с выделением тепловой энергии на тепловом элементе по закону Джоуля-Ленца. При пусковых токах электродвигателя, тепловая уставка не сработает, т.к. элемент за время пуска не успеет нагреться, а двигатель успеет выти на номинальный режим работы. Она позволяет ему работать даже в кратковременных режимах с перегрузками. Но в непрерывном перегрузочном режиме через допустимое время уставка нагреется и отключит двигатель.

Автоматический выключатель является более надежным и эффективным контрольным элементом по сравнению с предохранителем, где нет необходимости в замене каких либо элементов. «Автоматы» к электродвигателям выбирают по номинальному току теплового расцепителя по формуле

Iн.тепл = Iн.дв

с учетом регулируемой уставки тока в пределах от 63% до 100% их номинального тока нагрузки

Ток уставки теплового расцепителя можно выбирать в зависимости от температуры окружающей среды по формуле

где tокр – температура окружающей среды.

Автоматические выключатели наиболее распространены следующие:

-серии А-63, АК-50, АП-50 на номинальные токи до 50А;

-серии А-2000 на номинальные токи до 100А; - серии A-3100 А-3700 на токи до 600А и выше. Число полюсов автомата указывает первая цифра после серии, наличие токовой защиты (электромагнитной) обозначается буквой - М, тепловой - Т. Подробные данные «автоматов» выбирают из справочной литературы. В условиях агропромышленного производства наибольшее распространение получили закрытые автоматические выключатели электромеханического типа АП-50. Однако, при использовании в электроприводах силовых тиристорных элементов (преобразователей частоты) для надѐжной

но оси 12. Включают аппарат, нажав кнопку 5. При этом развилка кнопки толкает ось 11 шарнирного соединения рычагов 4 и 10 механизма свободного расцепления. Траверса 3 и рыча-

43

ги 4, 9 и 10 механизма свободного расцепления занимают спрямленное положение: силовые контакты замкнуты, ось 11 оказалась правее линии, соединяющей противоположные оси рычагов 4 и 10, а свободное плечо рычага 9 упирается в защелку 25. Пружина 22 сжата и напряжена. В этом состоянии автомат пребывает до момента выключения. Чтобы отключить аппарат вручную, нажимают кнопку 6. При этом рычаг 7 кнопки выводит защелку 25 из зацепления с рычагом 9. Под действием пружины 22 механизм свободного расцепления занимает положение, при котором контакты 1 (сеть) отсоединены от контактов 26 (электродвигатель): автомат отключил установку от сети.

Автоматическое отключение при перегрузках выполняет

тепловой расцепитель, (рис.3.1) состоящий из биметаллической пластины 16 и нагревательного элемента 17. Тепловой расцепитель включен в силовую цепь тока (зажимы 14) и может быть при помощи винта отрегулирован по шкале 13 на различные значения тока срабатывания. Когда ток в цепи превышает установленный, биметаллическая пластина нагревается сильнее обычного и нижним концом толкает влево траверсу 20 (она расположена вдоль всех трех тепловых и электромагнитных расцепителей). Траверса передает усилие на плечо рычага 21, который нижним концом отклоняет вправо плечо защелки 25. Поворачиваясь относительно оси 24, защелка выводит из зацепления рычаг 9 механизма свободного расцепления и автомат отключается. Уставку тока теплового расцепителя можно задать, перемещая рычаг 15 относительно шкалы 13 и меняя тем самым расстояние между рычагом 21 и траверсой 20.

Автоматическое отключение при коротком замыкании выполняет электромагнитный расцепитель (рис.3.1). Он со-

стоит из катушки (несколько витков силового провода), находящейся внутри сердечника 18 с толкателем. В момент корот-

44

кого замыкания при токе, в 7÷8 раз большем номинального, сердечник втягивается в катушку, толкатель ударяет в траверсу 20, та воздействует на рычаг 21, этот рычаг на плечо 23 защелки 25, освобождающей пружину, «автомат» отключается мгновенно. Если в автомате установлены только тепловые расцепители, то последовательно с ним должны быть включены предохранители, защищающие установку от токов короткого замыкания. Силовые контакты могут быть снабжены искрогасительными камерами с деионными решетками.

Тепловые расцепители «автоматов» АП-50 выпускаются на градацию номинальных токов 1,6; 2,5; 4; 10; 16; 25; 50 А.

Ток уставок электромагнитных расцепителей принимают:

- при защите электродвигателей с короткозамкнутым ротором

где Iп - пусковой ток двигателя,

- при защите асинхронного электродвигателя с фазным

где – сумма номинальных токов, одновременно ра-

ботающих электродвигателей,

Iпус – разность между максимальным пусковым и но-

минальным токами двигателя, у которого они наибольшие. Уставка теплового расцепителя может регулироваться потребителем в допустимых пределах на отключение, что является удобным и достаточно надежным условием при эксплуатации.

Тепловое реле предназначено для защиты электродвигате-

45

лей и другого электрооборудования от небольших длительных перегрузок. Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластинки при нагреве еѐ током нагрузки, как у теплового расцепителя. Биметаллическая пластинка состоит из двух прочно соединенных между собой разнородных металлов с различными коэффициентами линейного расширения при нагреве.

Различают следующие три способа нагрева биметаллических пластин:

-непосредственный, когда ток проходит по всей пла-

стине;

-косвенный, когда ток проходит через нагревательный элемент, тепло от которого передается пластине;

-комбинированный, когда ток проходит параллельно по пластине и нагревательному элементу.

Выбор тепловых реле такой же, как и тепловых расцепителей. В сельском хозяйстве используются тепловые реле серий ТРП – однополюсные и ТРН – двухполюсные, конструктивная

схема которых показана на рис.3.2.

Рис.3.2. Конструктивная схема ТРН и его внешний вид

Справа на рис.3.2 показан внешний вид реле ТРН в изометрии. Правильно отрегулированные тепловые реле могут защитить электродвигатели от перегрузок. Тепловые реле срабатывают при превышении номинального тока электродвигателя на

46

20%. При прохождении тока больше номинального температура нагревательного элемента 1 повышается слева рис.3.2, и тепло передается на биметаллическую пластину 2, которая, деформируясь, действует на температурный компенсатор 3. Компенсатор, нажимая на защелку 8, выводит ее из зацепления, и планка расцепителя 7 под действием пружины размыкает контакты 9 реле, последовательно подключенные к магнитному пускателю в цепи управления, который и отключает электродвигатель.

После срабатывания планка расцепителя может быть возвращена в исходное состояние с помощью кнопки ручного возврата 6 через 1÷2 минуты, то есть по мере остывания биметаллической пластины.

В современном электроприводе более совершенными яв-

ляются трехполюсные тепловые реле типа РТЛ, представленные на рис.3.3.

Рис.3.3. Тепловое реле РТЛ Рис.3.4. Времятоковая характеристика

Они имеют улучшенную температурную компенсацию и ускоренное срабатывание при обрыве фазы. Тепловые реле серии РТЛ с температурной компенсацией предназначены для защиты от перегрузок трехфазных асинхронных двигателей,

47

которые комплектно встраивают в магнитные пускатели серии, ПМЛ, ПА. Тепловая инерция не позволяет использовать его для защиты от коротких замыканий.

Проверка тепловых реле заключается в исследовании их

срабатывания за определенное время в зависимости от значения кратности тока перегрузки Кп , т.е по времятоковой ха-

рактеристике исследуемого типа реле, рис.3.4. Как видно из этого рисунка, при 20% перегрузке реле срабатывает через 3÷8 минут, а при 50% − через 2÷3 минуты

где Iисп – испытательный ток теплового реле;

Iнэ – ток нагревательного элемента теплового реле. Характеристика (рис.3.4) соответствует для реле типа ТРН-10, ТРН-25 и применима для уставок теплового реле типа РТЛ. Внешний вид его показан на рис.3.3. Представленные время-

токовые характеристики уточнены для реле ТРН-10А и яв-

ляются более совершенными, поскольку учитывают температурный режим срабатывания по двум зонам, рис.3.4:

1.− зона времятоковых характеристик реле, начинавшего работу в холодном состоянии (при пуске двигателя);

2.− зона времятоковых характеристик реле, начинавшего работу в горячем состоянии (после прогрева номинальным током).

Тип реле и нагревательный элемент выбирают, исходя из следующих положений:

где Iуст - ток установки реле зависит от номинального тока сменного нагревателя и положения регулятора тока уставки.

Каждое из 10 делений шкалы (по 5 делений вправо и влево от нулевой риски), соответствует в среднем 5% номинального тока нагревательного элемента.

Ток установки тепловых реле регулируется:

− для реле ТРН-8А и TPH-10 в пределах 0,8 ÷ 1,25 номи-

48

нального значения тока нагревательного элемента; − для реле ТРН-25, ТРН-40 в пределах 0,75÷1,3 той же

величины.

Выбирая тепловое реле, нужно исходить из того, что ток

где Iнэ соответствует нулевой шкале установки реле. Настройку теплового реле производить с учетом разно-

сти стандартного значения тока нагревательного элемента и действительного его значения с учетом знака при ΔI

ΔI = Iн.дв – Iнэ .

Определить цену деления шкалы установок С и число делений шкалы N:

С = 0,05 Iнэ ;

N = ΔI/С.

По полученному результату производится окончательная настройка теплового реле.

Промышленность выпускает сменные нагревательные элементы к тепловым реле различного типа, представленные в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Технические характеристики тепловых реле серии ТРН и ТРП

49

Тепловое реле нужно проверять один раз в 2−3 года в соответствии с требованиями Правил [7] при нормальной эксплуатации. При замене нагревательных элементов проверять их взаимное расположение до биметаллических пластин при температуре 20°С. Если расстояния от обоих нагревательных элементов до биметаллических пластин неодинаковое, то и разное время срабатывания правого и левого нагревательного элементов. Необходимо изменить их положение регулировочными винтами, расположенными на обратной стороне теплового реле.

Выполнение работы

Исходными данными являются выданные преподавателем тепловые реле типа ТРН для проверки их пригодности в эксплуатации.

На стендовой установке (рис.3.5) осуществляется проверка тепловых реле по защите электродвигателей по токам перегрузки.

KK

Рис.3.5. Блок-схема стенда для исследования тепловых реле

На рисунке показан блок - регулятора тока, от которого выводятся:

-ручной включатель/выключатель – SA;

-контрольная лампа подачи напряжения – НL;

50